Métodos de Pesquisa e Estatística em Psicologia: pacote de revisão

Formulários, as principais etapas dos métodos de cada tópico e 16 exercícios, com soluções completas no final.

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1Fórmulas e métodos

Estatística descritiva

Média
x̄ = Σx/n
Desvio-padrão amostral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor do meio dos dados ordenados
Pontuação z
z = (x − μ)/σ
Distribuição normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ

Probabilidades

Complementar
P(not A) = 1 − P(A)
Regra da adição
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Eventos independentes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidade condicional
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribuição normal

Pontuação z
z = (x − μ)/σ
Abaixo de x
P(X < x) = Φ(z)
Acima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ

Método

  1. Converta o valor em um escore z: z = (x − μ)/σ.
  2. Procure Φ(z), a área à esquerda de z.
  3. Para a área à direita use 1 − Φ(z); para um intervalo subtraia as duas áreas à esquerda.
  4. Para um percentil, faça o caminho inverso: encontre z para a área e depois x = μ + z·σ.

Intervalos de confiança

σ conhecido
x̄ ± z·σ/√n
σ desconhecido
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z crítico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Tamanho da amostra
n = (z·σ/E)², rounded up

Método

  1. Escolha entre z (σ populacional conhecido) e t (só o s amostral, com n − 1 graus de liberdade).
  2. Encontre o valor crítico para o nível de confiança.
  3. Margem de erro: E = valor crítico × desvio-padrão/√n.
  4. Intervalo: x̄ ± E.

Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Teste z para uma média
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Teste t para uma média
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilateral a 5%
rejeite H0 se |z| > 1,96
Intervalo de confiança
x̄ ± z·σ/√n

Método

  1. Enuncie H₀ e H₁ e decida se o teste é unilateral ou bilateral.
  2. Calcule a estatística de teste: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), ou com s e t.
  3. Compare com o valor crítico, ou encontre o valor-p.
  4. Rejeite H₀ se a estatística estiver além do valor crítico (p abaixo de α) e enuncie a conclusão em palavras.

Regressão linear e correlação

Somas de quadrados
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Inclinação
b = Sxy/Sxx
Intercepto
a = ȳ − b·x̄
Correlação
r = Sxy/√(SxxSyy)
Resíduo
e = y − ŷ

Testes qui-quadrado

Estatística de teste
χ² = Σ(O − E)²/E
Aderência
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independência
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valores críticos (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisão
rejeite H0 se χ² > χ²crit

2Exercícios

1.Métodos de investigação em psicologiaMédia

Um estudo transversal compara pessoas de 20, 40 e 60 anos quanto ao uso de tecnologia, no mesmo momento. Que problema pode confundir a comparação por idade?

  1. AEfeitos de prática
  2. BEfeitos de piso
  3. CEfeitos de ordem
  4. DEfeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo conclui que o efeito do estresse sobre a doença é mais fraco em pessoas com forte apoio social. O apoio social está atuando como:

  1. AMediador
  2. BVariável de confusão
  3. CModerador
  4. DVariável dependente
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 10, 27, 46, 37, 55, 47.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 40?

μ = 70σ = 15x = 40
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 13k = 2N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 2 pessoas num grupo de 13? A ordem não interessa.

n = 13k = 2
N =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,6810,3490,02

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €2 com probabilidade 0,3 e €50 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€2: p = 0,3€50: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,6047

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,6047. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,6047
z =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontostopo 60%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 60% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos60%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 13LUx̄ = 65E = ?99%

Uma amostra de 11 itens tem média 65 e desvio-padrão s = 13. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 11x̄ = 65s = 1399%t(10) = 3,169
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0195%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,01?

p = 0,5E = 0,0195%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,4472,447t = ?df = 6

7 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é −13,79 e o desvio-padrão das diferenças é 11,4. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 7d̄ = −13,79sd = 11,4
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 100 medições tem média 499,5. O desvio-padrão da população é 5. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 499,5σ = 5n = 10099%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy128228323422520xy242025

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy345450558659770xy46506070x = 4,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (4,5, 48). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 48)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens6258120mulheres3763100Total99121220

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Calcule a estatística qui-quadrado χ² para o teste de independência entre as variáveis de linha e de coluna. Não use correção de continuidade.

N = 2202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos30306031–50 anos28528051+ anos3862100Total96144240dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,05 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.

N = 2403 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Efeitos de coorte

Porque é esta a resposta

Grupos etários diferentes foram criados em condições históricas diferentes, de modo que as diferenças podem refletir a geração (coorte) e não o envelhecimento em si.

Resposta

D · Efeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Moderador

Porque é esta a resposta

Um moderador altera a força ou a direção da relação entre duas variáveis. Um mediador explica o mecanismo pelo qual uma variável afeta outra.

Resposta

C · Moderador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,33

Estatística descritiva: a média é a soma a dividir por n; a mediana é o valor central dos dados ordenados (a média dos dois centrais se n for par). O desvio-padrão amostral é s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Uma pontuação z = (x − μ)/σ diz a quantos desvios-padrão da média está um valor.

Média

x̄ = 222/6 = 37

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−27)² + (−10)² + 9² + 0² + 18² + 10² = 1334

Desvio-padrão

s = √(1334/5) = 16,33

Resposta

s = 16,33
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

Estatística descritiva: a média é a soma a dividir por n; a mediana é o valor central dos dados ordenados (a média dos dois centrais se n for par). O desvio-padrão amostral é s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Uma pontuação z = (x − μ)/σ diz a quantos desvios-padrão da média está um valor.

Padronizar

z = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: N = 78

Probabilidades: com resultados equiprováveis, P(A) = favoráveis/possíveis. Para acontecimentos independentes multiplica-se: P(A e B) = P(A)·P(B). O complementar ajuda muitas vezes: P(pelo menos um) = 1 − P(nenhum). Binomial: em n provas independentes com probabilidade de sucesso p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Combinações

C(13, 2) = (13·12)/(2·1) = 78

Resposta

N = 78
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,6 €

Variáveis aleatórias discretas: uma distribuição de probabilidade lista cada valor x que uma variável pode assumir com sua probabilidade p(x); as probabilidades ficam entre 0 e 1 e somam 1. O valor esperado (média) é E(X) = Σx·p(x), a média de longo prazo. A variância é Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e o desvio padrão é σ = √Var(X). Para uma mudança linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; somar uma constante não muda a dispersão.

Resultados líquidos

G: 1 (p = 0,3), 49 (p = 0,02), −1 (p = 0,68)

Valor esperado

E(G) = 1·0,3 + 49·0,02 − 1·0,68 = 0,6 €

Resposta

E(G) = 0,6 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 0,85

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda de z

Φ(z) = (1 + 0,6047)/2 = 0,8023

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8023 dentro da tabela e leia z.

z = 0,85

Resposta

z = 0,85
8.Distribuição normal

Resposta: x = 96,3 pontos

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda

Φ(z) = 0,4

z da tabela

z ≈ −0,25

De volta às unidades originais

x = 100 − 0,25·15 = 96,3 pontos

Resposta

x = 96,3 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 12,42

Intervalo de confiança para uma média: x̄ ± margem de erro. Com σ populacional conhecido, a margem é z·σ/√n; tendo apenas o desvio-padrão amostral s, use t com n − 1 graus de liberdade: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Para obter uma margem E ou menor, você precisa de n ≥ (z·σ/E)², arredondado para cima.

Valor crítico

df = n − 1 = 10, t = 3,169

Margem de erro

E = 3,169·13/√11 = 12,42

Resposta

E = 12,42
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 9604

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,96²·0,5·0,5/0,01² = 9604

Arredondar para cima

n = 9604

Resposta

n = 9604
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,2

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 11,4/√7 = 4,309

Estatística de teste

t = −13,79/4,309 = −3,2

Resposta

t = −3,2

Com gl = 6, o valor crítico bilateral a 5% é 2,447; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 498,2

Teste a uma média: a estatística de teste mede a quantos erros-padrão a média amostral está do valor afirmado em H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quando σ é conhecido, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quando é estimado pela amostra. Um intervalo de confiança é x̄ ± (valor crítico)·(erro-padrão).

Margem de erro

E = 2,576·5/√100 = 1,288

Limite do intervalo

L = 499,5 − 1,288 = 498,2

Resposta

L = 498,2
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9574

Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.

Médias

x̄ = 15/5 = 3
ȳ = 121/5 = 24,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −22
Syy = Σ(y − ȳ)² = 52,8

Coeficiente de correlação

r = −22/√(10·52,8) = −0,9574

Resposta

r = −0,9574
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −5,45

Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.

Médias

x̄ = 25/5 = 5
ȳ = 282/5 = 56,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 59

Reta de regressão

b = 59/10 = 5,9
a = 56,4 − 5,9·5 = 26,9
ŷ = 26,9 + 5,9·x

Valor previsto

ŷ = 26,9 + 5,9·4,5 = 53,45

Resíduo

e = 48 − 53,45 = −5,45

Resposta

e = −5,45

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,741

Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.

Frequências esperadas

homens: 120·99/220 = 54, 120·121/220 = 66
mulheres: 100·99/220 = 45, 100·121/220 = 55

Estatística qui-quadrado

χ² = (62 − 54)²/54 + (58 − 66)²/66 + (37 − 45)²/45 + (63 − 55)²/55
χ² = 4,741

Resposta

χ² = 4,741

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,5

Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.

Frequências esperadas

18–30 anos: 24, 36
31–50 anos: 32, 48
51+ anos: 40, 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (30 − 24)²/24 + (30 − 36)²/36 + (28 − 32)²/32 + (52 − 48)²/48 + (38 − 40)²/40 + (62 − 60)²/60
χ² = 3,5

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
3,5 < 5,991

Resposta

χ² = 3,5

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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